Im Modul „Reingeschaut“ ergeben sich Einblicke im doppelten Sinne: Zum einen haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, mit modernen Analysemethoden in Materie „reinzuschauen“ und ihre Eigenschaften zu untersuchen: Sie vermessen die Atomabstände von hochgeordnetem Graphit mit dem Rastertunnelmikroskop, betrachten die magnetische Struktur einer Festplatte mit dem Rasterkraftmikroskop, bestimmen den Landéschen g-Faktor mit Hilfe der Elektronenspinresonanz oder untersuchen eine unbekannte Kunststoffstruktur mit der Magnetresonanztomographie. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten dabei selbstständig mit High-End-Experimenten. Zusätzlich erleichtern Modellexperimente das Verständnis der physikalischen Hintergründe.

Zum anderen können die Schülerinnen und Schüler in die aktuelle Forschung „reinschauen“, da sie Analysetechniken kennen lernen, die in der Physik und anderen Naturwissenschaften vielfältig eingesetzt werden. Dies wird dadurch vertieft, dass im Anschluss an das eigene Experimentieren Laborführungen stattfinden, bei denen durch den Kontakt mit den Forscherinnen und Forschern ein Einblick in den Alltag einer Wissenschaftlerin oder eines Wissenschaftlers möglich wird.

Klassenstufe:

12 / 13 (LK)

Dauer:

ca. 4 Std.
zusätzlich 1 Schulstunde Vor- und 1 Doppelstunde Nachbereitung

max. Gruppengröße:

21

Vorkenntnisse:

• Grundlagen der Mechanik: Drehimpuls, gedämpfte Schwingung
• Grundlagen des Magnetismus und der Elektrodynamik: Magnetfeld, Induktion
• Grundlagen der Quantenmechanik: Welle-Teilchen-Dualismus, Wahrscheinlichkeitswelle, Energiezustände

Inhalt (Bezug zum Lehrplan):

• Rastertunnelmikroskop
• Magnetisches Rasterkraftmikroskop
• Elektronenspinresonanz
• Magnetresonanztomographie (MRT)
• anschlussfähig an die Lehrplanmodule Mikroobjekte und Atomphysik

Ablauf:

• Vorbereitungsstunde in der Schule: Erarbeitung der physikalischen Grundlagen mit Erklärvideos
• Experimentiertag im iPhysicsLab:
  • Einführungsgespräch
  • Experimente in Kleingruppen (2-3 SchülerInnen): jede Kleingruppe bearbeitet ein anderes der vier Experimente (siehe Inhalt, jeweils High-End-Experiment und zugehöriges Modellexperiment)
  • Laborführung passend zu den bearbeiteten Themen zum Einblick in die aktuelle Forschung
  • kurze Abschlussrunde

• Nachbereitungsstunde in der Schule: Gegenseitige Vorstellung der unterschiedlichen Experimente

Alle Erklärvideos finden Sie auf unserem YouTube-Channel: Spin+X